Messungen im Stromkreis

Messungen im Stromkreis
Physik Klasse 8

Stromstärke im unverzweigten Stromkreis

Versuch:

Wir messen den Strom an verschiedenen Stellen im Stromkreis.

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Beobachtung:

Anschließend sehen wir, dass in einem unverzweigten Stromkreis die Stromstärke an allen Stellen gleich groß ist.

Stromstärke im verzweigten Stromkreis

Versuch

Wieder messen wir den Strom an verschiedenen Stellen im Stromkreis.

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Beobachtung

Diesmal teilt sich der Gesamtstrom I1 am Knotenpunkt 1 auf die beiden Glühlampen auf. Am Knotenpunkt 2 fließt er wieder zusammen.

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Messungen im Stromkreis

Strommessung

Um in einem elektrischen Stromkreis den Strom zu messen, benötigen wir ein Strommessgerät. Da die physikalische Größe Strom in der Einheit Ampere gemessen wird, nennen wir das Strommessgerät auch Amperemeter.

Wie können wir den Strom in einem Stromkreis messen?

Versuch

Wir messen den Strom an verschiedenen Stellen im Stromkreis. Messung an verschiedenen Stellen mit einem Amperemeter

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Um den Strom messen zu können, müssen wir den Stromkreis an einer Stelle auftrennen. Dort fügen wir dann das Amperemeter ein.

An welcher Stelle müssen wir das Amperemeter in den Stromkreis einfügen?

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Es ist völlig gleichgültig, an welcher Stelle wir das Amperemeter in den Stromkreis einfügen. Denn an jedem Punkt des Stromkreises hat der Strom die gleiche Stärke.

Wichtig ist, dass alle Elektronen durch das Messgerät hindurch fließen.

Merke Achtung!

Du darfst ein Strommessgerät niemals direkt an eine Spannungsquelle anschliessen. Es würde sofort kaputt gehen.

Um kleine und große Stromstärken einfach angeben zu können, hat man Vornamen zur Einheit Ampere eingeführt.

Einheiten von Stromstärken in Ampere

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Beispiele von Stromstärken

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Strommessgeräte Amperemeter, Vielfachmessgeräte

Im Handwerk und in der Technik muss man die unterschiedlichsten Ströme messen, deren Werte oft weit auseinanderliegen.
Dann muss man sich fragen, ob man Gleichstrom oder Wechselstrom hat.
Das Netzgerät eines Fernsehers zum Beispiel hat etwa 1A.
Ein Transistorgeräte aber nur etwa 1 µA.

Ein Messgerät mit dem Messbereich 1 µA würde durch den Strom 1 A zerstört werden. Man braucht also verschiedene Amperemeter, das ist teuer. Deshalb wurden Vielfachmessgeräte entwickelt, diese haben in einem Gerät mehrere umschaltbare Messbereiche. Um aber Strome in der Größenordnung µA messen zu können, muss das Messgerät einen Verstärker besitzen, der den Messstrom verstärkt. Solche Messgeräte besitzen zusätzlich eine Batterie.

Wir unterscheiden Zeigermessgeräte und solche mit digitaler Anzeige.

Vorteile der Digitalmessgeräte sind:
– Sie sind billiger als mechanische Messgeräte.
– Man kann sie leichter ablesen. Das heißt, man muss die Messanzeige nicht umrechnen.
– Man kann auch sehr kleine Ströme messen.
Sie haben aber auch Nachteile:
– Man braucht immer eine Batterie.
– Schwankende Messgrößen kann man nicht messen.

Kapazität von Batterien berechnen

Batterien treiben Elektronen durch den Stromkreis. Die Größe des Elektronenantriebs (der Spannung) ist auf jeder Batterie in Volt angegeben. Leider gibt es auf dem Gerät keine Angaben darüber, wie lange die Batterie funktionsfähig ist. Warum?

Denn je größer der Strom ist, desto schneller ist die Batterie leer.

Die Betriebsdauer einer Batterie kann man aus der Batteriekapazität errechnen. Die Batteriekapazität wird in Amperestunden (Ah) angegeben.
1 Ah heißt, die Batterie kann 1 Stunde mit 1 A betrieben werden oder aber auch 10 Stunden mit nur 0,1 A.

Dabei gilt die Formel: Betriebszeit = Kapazität / Stromstärke

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Rechenübung

Wir betreiben eine Glühlampe (0,3 A) mit einer 4,5 V Flachbatterie. Nach welcher Zeit ist die Batterie voraussichtlich erschöpft?

Zusammenfassung

Man misst die Größe von Elektronenströmen wird, indem man den Stromkreis auftrennt und an der Trennstelle ein Strommessgerät einschaltet. Am Messgerät liest man dann die Stromstärke in Ampere (A) ab. Amperebruchteile werden häufig durch die Vorsätze m (Milli) und µ (Mikro) gekennzeichnet. An jeder Stelle eines unverzweigten Stromkreises ist die Stromstärke gleich groß. Deshalb genügt es, sie an einer Stelle zu messen.

Aufgaben

Aufgabe 1

Erkläre, wodurch sich große und kleine Ströme unterscheiden.

Aufgabe 2

Warum ist die Stromstärke an jeder Stelle eines unverzweigten Stromkreises gleich?

Aufgabe 3

Warum darf man nicht von Stromverbrauch reden, wenn man mit Strom die Elektronenströmung meint?

Aufgabe 4

Du hast einen geschlossenen Stromkreis aus Batterie und Glühlampe. Beschreibe Schritt für Schritt, wie du vorgehen musst, um die Stromstärke zu messen.

Aufgabe 5

Rechne um in A

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Aufgabe 6

Rechne um in mA

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Aufgabe 7

Diskutiere, wie groß der Strom im gezeichneten Stromkreis an den Stellen B, C, D und E ist, wenn bei A ein Strom von 0,75 A gemessen wird.

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Aufgabe 8

Warum sind im folgenden Bild an den drei Messstellen nicht die gleichen Stromstärken zu erwarten?

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Hier finden Sie eine Übersicht über weitere Beiträge zum Thema Messungen im Stromkreis, Elektromagnete, darin auch Links zu Aufgaben.



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